1、人教版新課標高中物理選修32教案第四章電磁感應1.基本知識 (1)磁通量概念：穿過某個面的磁通量等于閉合導體回路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積 公式：BS. 產生感應電流的條件:只要穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流2、勻強磁場中磁通量的計算利用公式：BS(其中B為勻強磁場的磁感應強度，S為線圈的有效面積)注意以下三種特殊情況：(1)如果磁感線與平面不垂直，如圖411(甲)所示，有效面積應理解為原平面在垂直磁場方向上的投影面積，如果平面與垂直磁場方向的夾角為，則有效面積為Scos ，穿過該平面的磁通量為BScos . (甲) (乙)圖411(2)S指閉合回路中包

2、含磁場的那部分有效面積，如圖(乙)所示，閉合回路abcd和閉合回路ABCD雖然面積不同，但穿過它們的磁通量卻相同：BS2.(3)某面積內有不同方向的磁場時，分別計算不同方向的磁場的磁通量，然后規定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，求其代數和圖412例1如圖412所示的線框，面積為S，處于磁感應強度為B的勻強磁場中，B的方向與線框平面成角，當線框轉過90°到如圖所示的虛線位置時，試求：(1)初、末位置穿過線框的磁通量的大小1和2； (2)磁通量的變化量.【解析】(1)如題圖所示，在初始位置，把面積向垂直于磁場方向進行投影，可得垂直于磁場方向的面積為SSsin ，所以1BSsin

3、 .在末位置，把面積向垂直于磁場方向進行投影，可得垂直于磁場方向的面積為SScos .由于磁感線從反面穿入，所以2BScos .(2)開始時B與線框平面成角，穿過線框的磁通量1BSsin ；當線框平面按順時針方向轉動時，穿過線框的磁通量減少，當轉到時，穿過線框的磁通量減少為零，繼續轉動至90°時，磁通量從另一面穿過，變為“負”值，2BScos .所以，此過程中磁通量的變化量為 21BScos BSsin BS(cos sin )【答案】(1)1BSsin 2BScos (2)BS(cos sin )1解答該類題目時，要注意磁感線是從平面的哪一面穿入的2當規定從某一面穿入的磁通量為正值

4、時，則從另一面穿入的就為負值，然后按照求代數和的方法求出磁通量的變化(磁通量是有正、負的標量)3準確地把初、末狀態的磁通量表示出來是例2如選項圖所示，A中線圈有一小缺口，B、D中勻強磁場區域足夠大，C中通電導線位于水平放置的閉合線圈某一直徑的正上方其中能產生感應電流的是()【解析】圖A中線圈沒閉合，無感應電流；圖B中閉合電路中的磁通量增大，有感應電流；圖C中的導線在圓環的正上方，不論電流如何變化，穿過線圈的磁感線都相互抵消，磁通量恒為零，也無電流；圖D中回路磁通量恒定，無感應電流故本題只有選項B正確 【答案】B判斷電路中是否產生感應電流，關鍵要分析穿過閉合電路的磁通量是否發生變化對于C圖中就必

5、須要弄清楚通電直導線的磁感線分布情況，而對于立體圖，往往還需要將立體圖轉換為平面圖，如轉化為俯視圖、側視圖等遷移應用2. 如圖414所示，在豎直向下的勻強磁場中，有一閉合導體環，環面與磁場垂直當導體環在磁場中完成下述運動時，可能產生感應電流的是()圖414A導體環保持水平在磁場中向上或向下運動 B導體環保持水平向左或向右加速平動C導體環以垂直環面、通過環心的軸轉動 D導體環以一條直徑為軸，在磁場中轉動【解析】只要導體環保持水平，無論它如何運動，穿過環的磁通量都不變，都不會產生感應電流，只有導體環繞通過直徑的軸在磁場中轉動時，穿過環的磁通量改變，才會產生感應電流，D項正確【答案】D合解題方略導體

6、切割磁感線產生感應電流的判斷例3如圖415所示，在勻強磁場中的矩形金屬軌道上，有等長的兩根金屬棒ab和cd，它們以相同的速度勻速運動，則()圖415A斷開開關K，ab中有感應電流 B閉合開關K，ab中有感應電流C無論斷開還是閉合開關K，ab中都有感應電流 D無論斷開還是閉合開關K，ab中都沒有感應電流【規范解答】兩根金屬棒ab和cd以相同的速度勻速運動，若斷開電鍵K，兩根金屬棒與導軌構成的回路中磁通量無變化，則回路中無感應電流，故選項A、C錯誤；若閉合電鍵K，兩根金屬棒與導軌構成的回路中磁通量發生變化，則回路中有感應電流，故B正確，D錯誤【答案】B不管是哪種方式引起了導體回路中磁通量發生了變化

7、，都會產生感應電流，如在本題中，穿過ab和cd組成的回路磁通量不變化，但穿過abfe和cdfe兩個回路的磁通量發生了變化3楞次定律本節知識是電學中的重點知識，也是高考考查的熱點。1.基本知識 (1)實驗探究將螺線管與電流計組成閉合回路，如圖431，分別將N極、S極插入、抽出線圈，如圖432所示，記錄感應電流方向如下：根據右手螺旋定則就能判定感應電流的磁場方向。 實驗圖431 甲 乙 丙 丁圖432線圈內磁通量增加時的情況圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下線圈內磁通量減少時的情況圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向丙向下順時針(俯

8、視)向下丁向上逆時針(俯視)向上歸納結論當線圈內磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；當線圈內磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少(2)楞次定律:感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化2、基本知識：右手定則(1)內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向(2)適用范圍：右手定則適用于閉合回路中一部分導體做切割磁感線運動時產生感應電流的情況思考判斷(1)右手定則只適用于導體切割磁感線產生感應電流的情

9、況()(2)使用右手定則時必須讓磁感線垂直穿過掌心(×)(3)任何感應電流方向的判斷既可使用楞次定律，又可使用右手定則(×)【提示】：左手定則用于判斷安培力和洛倫茲力的方向，右手定則用于判斷閉合電路的部分導體切割磁感線時產生的感應電流方向，安培定則用于判斷電流的磁場方向.【問題導思】1楞次定律中，“阻礙”是否就是阻止的意思？1弄清“阻礙”的幾個層次誰阻礙誰感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當原磁場磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當原磁場磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原

10、磁場的方向相同，即“增反減同”結果如何阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續進行2.“阻礙”的表現形式增反減同就磁通量而言，感應電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化來拒去留由于相對運動導致的電磁感應現象，感應電流的效果阻礙相對運動增縮減擴電磁感應致使回路面積有變化趨勢時，則面積收縮或擴張是為了阻礙回路磁通量的變化例1(2013·銀川高二檢測)在電磁感應現象中，下列說法中錯誤的是()A感應電流的磁場總是阻礙原來磁場的變化B閉合線框放在變化的磁場中一定能產生感應電流C閉合線框放在變化的磁場做切割磁感線運動，一定能產生感應電流D感應電流的磁場總是跟原來磁場的方向相反【審題指

11、導】(1)產生感應電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發生變化(2)產生的感應電流總是阻礙原磁通量的變化【解析】由楞次定律可知，感應電流的磁場阻礙的是原磁通量的變化，并不一定與原磁場方向相反，故選項A正確，選項D錯誤；若閉合線框平行于磁場放置，則無論是磁場變化，還是線框做切割磁感線的運動，穿過閉合線框的磁通量都不變，都不會有感應電流產生，所以選項B、C均錯故選B、C、D.【答案】BCD例2、根據楞次定律可知感應電流的磁場一定()A阻礙引起感應電流的磁通量 B與引起感應電流的磁場反向C阻礙引起感應電流的磁通量的變化 D與引起感應電流的磁場方向相同【解析】感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化

12、，而不是阻礙磁通量，它和引起感應電流的磁場可以同向，也可以反向故選C.【答案】C【問題導思】應用楞次定律時，涉及到了三個因素：磁通量的變化、磁場方向、感應電流方向，只要知道了其中任意兩個因素，就可以判定第三個因素特別提醒：判斷感應電流方向時注意的要點可概括為四句話：“明確增減和方向，增反減同莫相忘；安培定則來判斷，四指環繞是流向”【問題導思】對右手定則的理解和應用1右手定則與楞次定律的區別與聯系區別楞次定律右手定則研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應現象只適用于導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用對于磁感應強度隨時間變化而產生的電磁感應現象較方便

13、對于導體棒切割磁感線產生的電磁感應現象較方便聯系右手定則是楞次定律的特例例3如圖435所示，光滑平行金屬導軌PP和QQ都處于同一水平面內，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中現在垂直于導軌放置一根導體棒MN，用一水平向右的力F拉動導體棒MN，以下關于導體棒MN中感應電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是()A感應電流方向是NM B感應電流方向是MNC安培力方向水平向左 D安培力方向水平向右圖435【審題指導】(1)由于導體棒MN運動而產生感應電流(2)MN中產生了感應電流又受到磁場力的作用【解析】以導體棒MN為研究對象，所處位置磁場方向向下、運動方向向右由右手定則可知，

14、感應電流方向是NM；再由左手定則可知，安培力方向水平向左 【答案】AC左手定則和右手定則的因果關系1因動而生電右手定則 2因電而受力左手定則4法拉第電磁感應定律本節知識是高中物理的重點知識，也是高考的重點，既有單獨考查，又有與其它知識的綜合考查。1.基本知識 (1)感應電動勢在電磁感應現象中產生的電動勢 產生感應電動勢的那部分導體相當于電源(2)法拉第電磁感應定律內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比表達式：En. 符號意義：n是線圈匝數，是磁通量的變化率2探究交流 產生感應電動勢的條件是什么？【提示】不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就會產

15、生感應電動勢3、導線切割磁感線時的感應電動勢(1)磁場方向、導體棒與導體棒運動方向三者兩兩垂直時：EBlv.(2)如圖441所示，導體棒與磁場方向垂直，導體棒的運動方向與導體棒本身垂直，但與磁場方向夾角為時，EBlvsin_.圖441用法拉第電磁感應定律求出的是整個回路的感應電動勢，而用EBLv求的是回路中做切割磁感線的那部分導體產生的電動勢.4、反電動勢(1)定義：電動機轉動時，由于切割磁感線，線圈中產生的削弱電源電動勢作用的電動勢(2)作用：阻礙線圈的轉動例1有一個100匝的線圈，其橫截面是邊長為L0.20 m的正方形，放在磁感應強度B0.50 T的勻強磁場中，線圈平面與磁場垂直若將這個線

16、圈橫截面的形狀在5 s內由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變)，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？磁通量的變化率是多少？線圈的感應電動勢是多少？【解析】線圈橫截面是正方形時的面積S1L2(0.20)2 m24.0×102 m2.穿過線圈的磁通量1BS10.50×4.0×102 Wb2.0×102 Wb截面形狀為圓形時，其半徑r4L/22L/截面積大小S2(2L/)24/25 m2穿過線圈的磁通量：2BS20.50×4/25 Wb255×102 Wb所以，磁通量的變化量 21(2.552.0) ×102 Wb5.5

17、15;103 Wb.磁通量的變化率 Wb/s1.1×103 Wb/s.感應電動勢為：En100×1.1×103 V0.11 V.【答案】5.5×103 Wb1.1×103 Wb/s0.11 V磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率，三者均與線圈的匝數無關對n匝線圈，穿過每一匝線圈的磁通量的變化率都相同，每一匝線圈的電動勢都相等，相當于n個電動勢相同的電源串聯，即感應電動勢的大小與匝數n有關例2如圖446所示，水平放置的平行金屬導軌相距l0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應強度B0.40 T的勻強磁場，方向垂直于導軌平面導體棒ab垂直放

18、在導軌上，并能無摩擦地沿導軌滑動，導軌和導體棒的電阻均可忽略不計，當ab以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：(1)ab棒中感應電動勢的大小；(2)回路中感應電流的大小；(3)ab棒中哪端電勢高； (4)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大小圖446【解析】根據法拉第電磁感應定律，ab棒中的感應電動勢為（1）EBlv0.40×0.50×4.0 V0.80 V.(2)感應電流的大小為I A4.0 A.(3)ab相當于電源，根據右手定則知，a端電勢高(4)ab棒受安培力FBIl0.40×4.0×0.50 N0.8 N由于ab以v4.0 m/s的速度

19、水平向右勻速滑動，故外力的大小也為0.8 N.【答案】(1)0.80 V(2)4.0 A(3)a端高 (4)0.8 N例3. 如圖449所示，一個50匝的線圈的兩端跟R99 的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積是20 cm2，電阻為1 ，磁感應強度以100 T/s的變化率均勻減小在這一過程中，通過電阻R的電流為多大？圖449【解析】由法拉第電磁感應定律得線圈中產生的感應電動勢為EnnS50×100×20×104 V10 V由閉合電路歐姆定律得感應電流大小為 I A0.1 A. 【答案】0.1 5 電磁感應現象的兩類情況1.基本知識電磁感應現象中的

20、感生電場(1)感生電場：磁場變化時在空間激發的一種電場，(2)感生電動勢：由感生電場產生的感應電動勢，它的方向與感生電場的方向相同，與感應電流的方向相同(3)感生電動勢中的非靜電力：就是感生電場對自由電荷的作用力【提示】變化的磁場周圍一定存在感生電場，與是否存在閉合回路無關.2.基本知識電磁感應現象中的洛倫茲力(1)成因 導體棒做切割磁感線運動時，導體棒中的自由電荷隨棒一起定向運動，并因此受到洛倫茲力(2)動生電動勢：由于導體運動而產生的感應電動勢(3)動生電動勢中的非靜電力：與洛倫茲力有關2感生電動勢與動生電動勢的對比感生電動勢動生電動勢產生原因磁場的變化導體做切割磁感線運動移動電荷的非靜電

21、力感生電場對自由電荷的電場力導體中自由電荷所受洛倫茲力沿導體方向的分力回路中相當于電源的部分處于變化磁場中的線圈部分做切割磁感線運動的導體方向判斷方法由楞次定律判斷通常由右手定則判斷，也可由楞次定律判斷大小計算方法由En計算通常由EBlvsin 計算，也可由En計算例1下列說法中正確的是()A動生電動勢的產生與洛倫茲力有關B因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動生電動勢的產生與洛倫茲力無關C動生電動勢的方向可以由右手定則來判定D導體棒切割磁感線產生感應電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反【解析】由動生電動勢產生原因知A對B錯，C正確；只有在導體棒做勻速切割時，除安培力以外的力

22、的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變速運動時不成立，故D錯誤 【答案】AC 圖458例2(2013·北京高考)如圖458所示，在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產生的感應電動勢為E1；若磁感應強度增為2B，其他條件不變，MN中產生的感應電動勢變為E2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1E2分別為()Aca,21 Bac,21 Cac,12 Dca,12【解析】金屬桿垂直平動切割磁感線產生的感應電動勢EBlv，判斷金屬桿切割磁感線產生的感應電流方向可用右手定則由右手定則判斷可得，電阻R上的電流方向為ac，由

23、EBlv知，E1Blv，E22Blv，則E1E212，故選項C正確【答案】C6自感本節知識屬于電磁感應規律的應用，也是后續知識的基礎，在高考中被考查到的幾率不高，題目難度不大，題型一般為選擇題.1.基本知識當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在它本身激發出感應電動勢的現象產生的電動勢叫做自感電動勢2、自感電動勢的作用：總是阻礙導體中原電流的變化方向：當原來的電流增大時，自感電動勢與原來電流方向相反；當原來的電流減小時，自感電動勢與原來電流方向相同.3.自感系數和磁場的能量(1)自感系數 自感電動勢的大小 EL，其中L是自感系數，簡稱自感或電感單位：亨利，符號：H.決定線圈自感系數大小

24、的因素 線圈的大小、形狀、圈數，以及是否有鐵芯等3、磁場的能量線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源的能量輸送給線圈，儲存在磁場中線圈中電流減小時，線圈中的能量釋放出來轉化為電能4探究交流 ：在演示斷電自感時，開關斷開后小燈泡并不立即熄滅。【提示】線圈中有電流時，線圈就具有了磁場能，斷開開關后，線圈相當于電源，線圈中所儲存的磁場能轉化為電能，給燈泡提供能量，這一現象并不違背能量守恒定律.5、對自感現象的理解 (1)對自感現象的理解：自感現象是一種電磁感應現象，遵守法拉第電磁感應定律和楞次定律(2)對自感電動勢的理解產生原因：通過線圈的電流發生變化，導致穿過線圈的磁通量發生變化，因而在原線圈上

25、產生感應電動勢自感電動勢的方向：當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同(即：增反減同)自感電動勢的作用：阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用圖461例1如圖461所示的電路中，電源電動勢為E，內阻r不能忽略R1和R2是兩個定值電阻，L是一個自感系數較大的線圈開關S原來是斷開的，從閉合開關S到電路中電流達到穩定為止的時間內，通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是()AI1開始較大而后逐漸變小 BI1開始很小而后逐漸變大CI2開始很小而后逐漸變大 DI2開始較大

26、而后逐漸變小【審題指導】解答本題應把握以下兩點：(1)電流變化時，電感線圈對電流的變化有阻礙作用(2)電流穩定時，電感線圈相當于一段導線的作用【解析】閉合開關S時，由于L是一個自感系數較大的線圈，產生反向的自感電動勢阻礙電流的變化，所以開始I2很小，隨著電流達到穩定，自感作用減小，I2開始逐漸變大閉合開關S時，由于線圈阻礙作用很大，路端電壓較大，隨著自感作用減小，路端電壓減小，所以R1上的電壓逐漸減小，電流逐漸減小，故A、C正確【答案】AC例2、如圖462所示，R為定值電阻，電感L的值很大，電源內阻不可不計，A、B是完全相同的兩只燈泡，當開關S閉合時，下列判斷正確的是（ ） 圖462A燈A比燈

27、B先亮，然后燈A熄滅 B燈B比燈A先亮，然后燈B逐漸變暗C燈A與燈B一起亮，而后燈A熄滅 D燈A與燈B一起亮，而后燈B熄滅【解析】開關S閉合時，B燈立即亮，A燈由于電感L的自感作用，將逐漸變亮由于總電流逐漸變大，路端電壓變小，B燈逐漸變暗，選項B符合要求 【答案】B特別提醒電流減小時，自感線圈中電流大小一定小于原先所通電流大小，自感電動勢可能大于原電源電動勢例3、一個線圈的電流在0.001 s內有0.02 A的變化，產生50 V的自感電動勢，求線圈的自感系數如果這個電路中的電流的變化率變為40 A/s，自感電動勢又有多大？【解析】(1)由ELL， 得L H2.5 H.(2)EL2.5×

28、;40 V100 V. 【答案】(1)2.5 H(2)100 V圖46176如圖4617所示的電路中，電流表的內阻不計，電阻R12.5 ，R27.5 ，線圈的直流電阻可以忽略閉合開關S的瞬間，電流表讀數I10.2 A，當線圈中的電流穩定后，電流表的讀數I20.4 A，試求電池的電動勢和內阻【解析】閉合開關S的瞬間，R1和R2串聯接入電路，由閉合電路歐姆定律得I1電路穩定后，R2被短路，由閉合電路歐姆定律得 I2聯立解得E3 Vr5 .【答案】3 V5 圖46187、渦流1.基本知識：渦流(1)概念：由于電磁感應，在導體中產生的像水中旋渦樣的感應電流(2)特點：整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強，

29、產生的熱量很多(3)應用 渦流熱效應的應用：如真空冶煉爐渦流磁效應的應用：如探雷器、安檢門2思考判斷(1)通過增大鐵芯材料的電阻率可以減小渦流的產生()(2)變壓器的鐵芯用硅鋼片疊成是為了減小渦流()【問題導思】1渦流的產生渦流實際上是一種特殊的電磁感應現象，當導體處在變化的磁場中，或者導體在非勻強磁場中運動時，導體內部可以等效成許許多多的閉合電路，當穿過這些閉合電路的磁通量變化時，在導體內部的這些閉合電路中將產生感應電流，即導體內部產生了渦流2渦流的防止和利用(1)為了減少渦流，變壓器、電機里的鐵芯不是由整塊的鋼鐵制成的而是用薄薄的硅鋼片疊合而成特別提醒:1渦流是整塊導體發生的電磁感應現象，

30、同樣遵循法拉第電磁感應定律2磁場變化越快(越大)，導體的橫截面積S越大，導體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大1下列關于渦流的說法中正確的是()A渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的B渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流C渦流有熱效應，但沒有磁效應D在硅鋼中不能產生渦流【解析】渦流本質上是感應電流，是導體自身構成回路，在穿過導體的磁通量變化時產生的，所以A對，B錯渦流不僅有熱效應，同其他電流一樣也有磁效應，C錯硅鋼電阻率大，產生的渦流較小，但仍能產生渦流，D錯【答案】A2下列做法中可能產生渦流的是()A把金屬塊放在勻強磁場中 B讓金屬塊在勻強磁場中勻

31、速運動C讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動 D把金屬塊放在變化的磁場中【解析】渦流就是整個金屬塊中產生的感應電流，所以產生渦流的條件就是在金屬塊中產生感應電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發生變化而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯誤；把金屬塊放在變化的磁場中時，穿過金屬塊的磁通量發生了變化，有渦流產生，所以D正確 【答案】D3、變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊加而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因為()A增大渦流，提高變壓器的效率 B減小渦流，提高變壓器的效率C增大鐵芯的電阻，以產生更多的熱量 D增大鐵芯的電阻，以減小發熱量【解析】磁場變化越快，感應電動勢越大，因而渦流也就越強渦流能使導體發熱

32、變壓器的鐵芯是一組相互絕緣的薄片，以降低渦流強度，從而減少能量損耗，提高變壓器的效率 【答案】BD第五章交變電流教學地位 :本節知識是電學的基礎，在高考中盡管很少直接命題，但它是物理的最基本知識。1.基本知識:(1)交變電流：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流(2)直流：方向不隨時間變化的電流(3)交變電流的產生方法 :閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動中性面：線圈平面與磁場垂直的位置2思考判斷 (1)交流電源沒有正負極之分()【提示】線圈平面與磁場垂直的位置，即為中性面位置，在此位置磁通量最大，線圈的感應電動勢和感應電流為零.1.基本知識:交變電流的變化規律(1)正弦式交變電流

33、定義：按正弦規律變化的交變電流，簡稱正弦式電流函數和圖象函數圖象瞬時電動勢：eEmsin t瞬時電壓：uUmsin_t瞬時電流：iImsin t注：表達式中Em、Um、Im分別是電動勢、電壓和電流的峰值，而e、u、i則是這幾個量的瞬時值2思考判斷(1)線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉動時產生的交流電是正弦交流電()【提示】交變電流的大小不一定變化，如方形波電流，它與直流電的最大區別是方向發生周期性的變化3中性面 ：線圈平面垂直于磁感線時，線圈中的磁通量最大，而此時線圈中的電流為零，這一位置叫中性面從上面分析可知，線圈平面經過中性面時，電流方向就發生改變，線圈繞轉軸轉一周經過中性面兩次，因此感應電流方

34、向改變兩次特別提醒1矩形線框在勻強磁場中勻速轉動，僅是產生交變電流的一種形式，但不是唯一方式2線圈平面與中性面重合時，SB，最大，0，e0，i0，電流方向將發生改變3線圈平面與中性面垂直時，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不變例1在交流電產生的實驗中，關于中性面，下列說法正確的是()A此時線圈各邊都不切割磁感線，感應電流等于零B磁感線垂直于該時刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為零C線圈平面每次經過中性面時，感應電流的方向一定會發生改變D線圈平面處于跟中性面垂直的位置時，磁通量的變化率最大，感應電動勢、感應電流均最大，電流方向不變【審題指導】解答本題時應注意把握以下兩點：(1

35、)線圈位于中性面時，各邊均不切割磁感線(2)線圈垂直于中性面時，兩邊恰好垂直切割磁感線【解析】在中性面時，切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，不切割磁感線，電動勢、電流為零，A對；在中性面時，不切割磁感線，磁通量的變化率為零，磁通量最大，B對；線圈每經過一次中性面，電流方向改變一次，C對；在垂直于中性面時，切割磁感線的兩邊速度與磁感線垂直，最大，電動勢、電流最大，D對【答案】ABCD對于交變電流產生過程中各物理量的變化情況分析，應抓住中性面這個關鍵位置及各物理量的情況，特別要注意的是此時刻穿過線框平面的磁通量雖最大，但磁通量的變化率卻最小，等于零，電動勢等于零，電流等于零例2、如圖515所示為

36、演示交變電流產生的裝置圖，關于這個實驗，正確的說法是() 圖515A線圈每轉動一周，指針左右擺動兩次 B圖示位置為中性面，線圈中無感應電流C圖示位置ab邊的感應電流方向為ab D線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零【解析】線圈在磁場中勻速轉動時，在電路中產生呈周期性變化的交變電流，線圈經過中性面時電流改變方向，線圈每轉動一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動一次線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則，ab邊的感應電流方向為ab；線圈平面與磁場方向平行時，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產生的電動勢最大，也可以這樣認為，線圈處于豎直位置時，磁通量為零，但磁通量的變化

37、率最大【答案】C特別提醒1、若線圈從中性面開始計時，eEmsin t.若線圈從位于與中性面垂直的位置開始計時，eEmcost，所用瞬時值表達式與開始計時的位置有關2描述交變電流的物理量1.基本知識：周期和頻率(1)周期 交變電流完成一次周期性變化所需的時間，用T表示，單位是秒(2)頻率 交變電流在1s內完成周期性變化的次數，用f表示，單位是赫茲，符號Hz.(3)二者關系：T 或 f.3探究交流 ：某交變電流的瞬時表達式為i10 sin 100t(A)，如何確定其交變電流的周期和頻率【提示】由表達式可先確定線圈的角速度100，又2f，故T0.02 s，f50 Hz.2、基本知識：峰值和有效值(1

38、)峰值 定義：交變電流的電壓、電流所能達到的最大數值應用：電容器所能承受的電壓要小于交流電壓的峰值(2)有效值定義：使交變電流和恒定電流通過大小相同的電阻，如果在交流的一個周期內，產生的熱量相等，那么這個恒定電流的電流、電壓，叫做這個交流的有效值(3)關系：對于正弦交變電流，有效值I、U與峰值Im、Um之間的關系： 2思考判斷(1)我國民用交變電流，照明電壓為220V和動力電壓380V都是指有效值()3探究交流 計算有效值時應注意 只有正弦式電流才能用的關系綜合解題方略交變電流的圖象問題例1(2013·哈爾濱六中高二檢測)如圖526是某交流發電機產生的交變電流的圖象，根據圖象可以判定

39、()圖526A此交變電流的頻率為5 HzB該交變電流的電壓瞬時值的表達式為u12sin 10t(V)C將標有“12 V3 W”的燈泡接在此交流電源上，燈泡可以正常發光D圖象上對應的0.1 s時刻，發電機中的線圈剛好轉至中性面【解析】由圖象可知，交變電流的周期T0.2s，交變電壓的最大值Um12 V，所以此交變電流的頻率f1/T5 Hz，角速度2/T10 rad/s，交變電壓瞬時值的表達式uUmsin t12sin 10t(V)，選項A、B均正確；標有“12 V3 W”的燈泡正常發光時其兩端電壓的有效值為12 V，而交變電壓有效值UUm/6V，所以燈泡不能正常發光，選項C錯誤；圖象上對應的0.1

40、 s時刻，交變電壓瞬時值為零，穿過發電機中的線圈的磁通量最大，發電機中的線圈剛好轉至中性面，選項D正確【答案】ABD通過交變電流的圖象可獲得的信息： （1）交變電流的周期(可計算頻率)（2）交變電流的最大值(可計算有效值)（3）任一時刻交變電流的瞬時值 （4）根據最大值和角速度可寫出瞬時值表達式例2、如圖527是一個正弦式交變電流的圖象，下列說法正確的是 ()圖527A周期是0.2 s，電流的峰值是10 A B周期是0.15 s，電流的峰值是10 AC頻率是5 Hz，電流的有效值是10 A D頻率是0.2 Hz，電流的有效值是7.07 A【解析】由圖象可知T0.2 s，Im10 A，故頻率f5

41、 Hz，I5 A7.07 AA正確，B、C、D錯誤【答案】A3變壓器本節知識是高中電學的基礎，在歷年高考中都被考查到，既有直接命題，也有與其他知識的綜合命題，題目難度一般為中等，學習本節知識時要引起足夠重視.1.變壓器的構造和原理(1)構造：變壓器由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，與交流電源連接的線圈叫原線圈（初級線圈），與負載連接的線圈叫副線圈（次級線圈）(2)原理：互感現象是變壓器的工作基礎，由于原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢2、理想變壓器：(1)沒有能量損失的變壓器(2)原、副線圈的電壓之比，等于兩個線圈的匝數之比，即:

42、 3、理想變壓器的原、副線圈的電壓與匝數成正比，即。【提示】原、副線圈的瞬時電壓與匝數不成正比。4、理想變壓器的特點(1)變壓器鐵芯內無漏磁。(2)原、副線圈不計內阻，即不產生焦耳熱（3）電動勢關系：由于互感現象，且沒有漏滋，原、副線圈中每一匝線圈都具有相同的，根據法拉第電磁感應定律有E1n1，E2n2，所以（4）電壓關系：由于不計原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1E1，副線圈兩端的電壓U2E2，所以，當有多個副線圈時，則有： （5）功率關系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，P入P出特別提醒1因為理想變壓器不計一切電磁能量損失，因此，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率實際變壓器(特別是大

43、型變壓器)一般可以看成理想變壓器2據知，當n2>n1時，U2>U1，這種變壓器稱為升壓變壓器，當n2<n1時，U2<U1，這種變壓器稱為降壓變壓器3對于公式，無論副線圈一端是空載還是負載，此公式都是適用的例1(2013·黃岡中學高二檢測)一理想變壓器原、副線圈匝數比n1n2115.原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓U如圖542所示副線圈僅接入一個10 的電阻則()圖542A流過電阻的電流是20 A B與電阻并聯的電壓表的示數是100 VC經過1分鐘電阻發出的熱量是6×103 J D變壓器的輸入功率是1×103 W【審題指導】解答本題時應把握以下三點：(1)正弦交變電流峰值與有效值的關系(2)變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系(3)電流表示數，電熱和功率需用交變電流有